부란 계획

1. 개요

부란 계획은 1970년대 미국 우주왕복선 프로그램에 대응하여 소련이 개발한 재사용 유인 우주왕복선 프로그램이다. 군사적 목적을 염두에 두고 설계되었으며, 우주선, 우주 비행사, 물품을 궤도로 운반하고 지구로 귀환시키는 것을 목표로 했다. 1988년 무인 시험 비행에 성공했으나, 자금 부족과 소련의 정치적 상황으로 인해 1993년 공식적으로 중단되었다. 부란은 NASA 우주왕복선과 유사한 외형을 가졌지만, 열 보호 재질, 유무인 비행 능력, 탑재량 등에서 차이를 보였다. 2002년 격납고 붕괴 사고로 실물이 파괴되었으며, 현재는 부활 가능성이 거론되기도 한다.

2. 배경

1950년대 후반, 소련은 우주왕복선 제작을 구상하며 대우주시대의 서막을 열었다. 1970년대 초, 미국의 우주왕복선 개발에 대한 대응으로 부란 계획이 본격화되었다. 소련은 미국의 우주왕복선이 군사적 위협, 특히 대규모 레이저 무기를 궤도에 배치하는 데 사용될 가능성을 우려하여, 미국보다 우수한 성능의 우주왕복선을 개발하고자 했다.

소련의 재사용 가능 우주선 개발은 1950년대 후반부터 시작되었으나, 부란 이전에는 실제 운용 단계에 도달한 프로젝트는 없었다. 1954년 부랴는 고고도 제트기/순항 미사일로 핵탄두 운반을 목표로 했으나, ICBM 개발 결정으로 취소되었다. 이후 즈베즈다 설계가 프로토타입 단계에 도달했으나, 부란까지 재사용 가능 우주선 프로젝트는 중단되었다.

부란 계획은 미국의 우주왕복선 프로그램에 대한 대응으로, 소련 군부, 특히 국방 장관 드미트리 우스티노프의 우려 속에서 시작되었다. 학자 보리스 체르토크에 따르면, 소련 군부는 미국의 우주왕복선이 군사적 목적으로 사용될 수 있다고 의심했다. 공식적으로 부란은 우주선, 우주 비행사, 물품 수송을 위해 설계되었지만, 글레브 로지노-로진스키 (NPO 몰니야 수석 설계자)는 이 프로그램이 군사적 성격을 띠었다고 주장한다.

부란 궤도선은 안토노프 An-225 므리야 수송기에 실려 운송되었으며, 므리야가 준비되기 전에는 먀시셰프 VM-T 아틀란트가 이 역할을 수행했다.

1970년대 초, 소련 당국은 미국 우주왕복선의 30톤 궤도 투입 및 15톤 회수 능력이 대규모 레이저 무기 궤도 배치와 관련 있다고 판단, 미국 우주왕복선의 군사적 위협에 우려를 표했다. 또한 미국 우주왕복선이 모스크바에 핵폭탄을 투하할 가능성도 우려했다.

1974년, 발렌틴 글루쉬코의 OKB-1은 RLA 로켓을 제안, 우주왕복선 궤도선을 탑재물 중 하나로 고려했다. NPO 몰니야는 글레브 로지노-로진스키 지휘 아래 개발을 진행했고, 소련 군사 산업 위원회(VPK)는 KGB 후원으로 미국 우주왕복선 관련 자료를 수집했다.

1975년, NPO 에네르기야는 MTKVP와 OS-120 두 가지 경쟁 설계를 제시했다. 1976년 1월, 두 제안의 타협점인 OK-92가 제안되었고, 1979년 6월 최종 구성이 완료되었다.

소련 엔지니어들은 초기에는 미국 우주왕복선과 유사한 설계를 꺼렸으나, 풍동 테스트 결과 NASA 설계가 이상적임을 확인했다. 스피랄 프로그램 설계는 미국 우주왕복선 설계와 다르다는 이유로 거부되었다.

우주왕복선 건설은 1980년에 시작되었고, 1984년에 첫 번째 실물 크기 부란이 공개되었다. 1983년 7월부터 BOR-5 축소 모형으로 아(준)궤도 비행 시험이 수행되었다. OK-GLI 시험 차량은 부란 설계의 조종 특성에 대한 정보를 제공했으며, Gromov 비행 연구소 시험 비행사들이 24번의 시험 비행을 수행했다. 밀 Mi-26 헬리콥터를 이용한 부란 수송은 위험하고 비실용적인 것으로 판단되었고, VM-T가 부품을, 안토노프 An-225 므리야가 우주왕복선을 수송했다.

비행 및 지상 테스트 소프트웨어 연구도 진행되었다. 1983년 부란 개발자들은 켈디시 응용 수학 연구소에 도움을 요청, PROL2, DIPOL, SAPO PROLOGUE를 개발했다. Prolog Manager 운영 체제도 개발되었다. 이 언어들은 DRAKON으로 발전하여 현재 러시아 우주 산업에서 사용된다. 1990년 기밀 해제된 CIA 보고서는 부란 소프트웨어가 프롤로그로 작성되었다고 밝혔는데, 이는 PROLOGUE와의 혼동 때문일 수 있다.

소련은 초강대국으로서 힘의 균형을 위해 미국의 우주왕복선에 대항하는 재사용 유인 우주왕복선이 필요했다.

에네르기아는 부란을 발사하기 위해 설계되었으며, 측면에 탑재체를 탑재하도록 설계되었다. 에네르기아-부란 시스템 설계 후, 보조 로켓을 중량물 발사 로켓으로 사용하는 "부란-T" 사양이 검토되었다.

3. 개발

1970년대 초, 미국 우주왕복선 프로그램에 대응하여 소련에서 부란 계획의 개발이 시작되었다. 소련 당국은 미국의 우주왕복선이 제기하는 군사적 위협에 대해 우려했다. 그들은 우주왕복선의 30톤 궤도 투입 능력과, 더 중요한 것은 15톤의 탑재물 회수 능력은 주요 목표 중 하나가 수천 킬로미터 거리에서 적의 미사일을 파괴할 수 있는 대규모 실험용 레이저 무기를 궤도에 배치하는 것이라는 징후라고 판단했다.

1974년, 발렌틴 글루쉬코의 설계국인 OKB-1(이후 NPO 에네르기야)은 RLA라는 새로운 종류의 대형 로켓을 제안했다. RLA 개념에는 케로신과 액체 수소를 연료로 사용하고 액체 산소를 산화제로 사용하는 것이 포함되었다. NPO 몰니야가 글레브 로지노-로진스키의 지휘 아래 개발을 진행하는 동안, 소련의 군사 산업 위원회는 KGB의 후원하에 미국 우주왕복선의 기체 설계, 설계 분석 소프트웨어, 재료, 비행 컴퓨터 시스템 및 추진 시스템에 대한 문서를 축적할 수 있었다. KGB는 캘리포니아 공과대학, MIT, 프린스턴, 스탠포드 등을 포함한 많은 대학 연구 프로젝트 문서 및 데이터베이스를 표적으로 삼았다.

1976년 1월 NPO 에네르기야는 OK-92를 통해 두 제안 사이의 타협점을 달성했는데, OK-92는 자율적인 대기 비행을 위해 두 개의 솔로비예프 D-30 터보팬 제트 엔진이 장착된 델타 날개 궤도선이었다. 1979년 6월에 최종 구성이 완료되었다. 소련 엔지니어들은 처음에 미국 우주왕복선과 매우 유사한 우주선 설계를 구현하는 것을 꺼렸으나, 풍동 테스트를 통해 NASA의 설계가 이미 이상적이라는 것이 밝혀졌다.

우주왕복선 건설은 1980년에 시작되었고, 1984년까지 첫 번째 실물 크기의 부란이 공개되었다. 비행 및 지상 테스트 소프트웨어 개발을 위해 켈디시 응용 수학 연구소에서 PROL2, DIPOL, SAPO PROLOGUE 등의 프로그래밍 언어를 개발했다.

3.1. 시험 비행

OK-GLI는 부란 설계의 비행 중 특성을 시험하기 위해 1984년에 제작된 공기역학적 시험기이다. 미국의 프로토타입 엔터프라이즈와 달리 OK-GLI에는 4개의 AL-31 터보팬 엔진이 장착되어 자체 동력으로 비행할 수 있었다. 이를 통해 부란 설계의 조종 특성에 대한 정보를 얻을 수 있었다.

1983년 7월에는 BOR-5라는 축소 모형으로 아(준)궤도 비행 시험이 처음 이루어졌다.

4. 구조

부란은 미국의 우주왕복선과 겉모습은 비슷하지만, 실제로는 여러 중요한 차이점들이 있다. 부란은 유인 우주 비행뿐만 아니라 완전 자동 비행 및 착륙이 가능하도록 설계되었다. 소련 기술자들은 부란의 열 보호를 위한 표면 재질 배치가 우주왕복선보다 열역학적으로 더 우수하다고 평가했다.

4.1. NASA 우주왕복선과의 비교

부란은 미국 항공우주국(NASA)의 우주왕복선과 외형적으로 유사하지만, 몇 가지 중요한 차이점이 있다.

5. 운용

부란급 궤도선의 유지보수, 발사 및 착륙은 카자흐 소비에트 사회주의 공화국의 바이코누르 우주 기지에서 이루어질 예정이었다. 바이코누르의 여러 시설들이 이러한 목적에 맞게 개조되거나 새로 건설되었다.

* 110구역 - 부란급 궤도선의 발사에 사용되었다.
* 112구역 - 궤도선 유지 보수 및 궤도선을 에네르기아 발사기에 결합하는 데 사용되었다. 1974년 N1 프로그램이 취소된 후, 112구역의 시설은 에네르기아-부란 프로그램을 위해 개조되었다. 궤도선 1K는 부란 프로그램 종료 후 이곳에 보관되어 있다가 2002년 격납고 지붕이 붕괴되면서 파괴되었다.
* 251구역 - '유빌레이니 공항'이라고도 알려져 있으며, 부란 궤도선 착륙 시설로 사용되었다. 활주로 가장자리에는 궤도선을 안토노프 An-225 므리야 수송기에서 들어올려 254구역의 처리 건물로 운반할 수송기에 싣도록 설계된 특수 결합-분리 장치가 있었다. '유빌레이니 공항'은 에네르기아-부란 시스템의 구성 요소를 운반하는 대형 수송기를 수용하는 데에도 사용되었다. 부란 프로그램 종료 후 251구역은 폐쇄되었지만 나중에 상업 화물 공항으로 다시 개장되었다.
* 254구역 - 비행 간 부란급 궤도선을 정비하기 위해 건설되었다. 부란 프로그램이 취소된 후 소유스 및 프로그레스 우주선의 발사 전 작업을 위해 개조되었다.

5.1. 발사

Буран^러시아어은 1988년 11월 15일 03:00 UTC에 바이코누르 우주 기지의 110/37 발사대에서 에네르기아 로켓에 의해 발사되었다. 이 비행은 무인으로 진행되었으며, 생명 유지 장치는 설치되지 않았고 조종석의 CRT 화면에는 아무런 정보도 표시되지 않았다.

Буран^러시아어은 지구 궤도를 두 바퀴 돌면서 3시간 25분(0.14 비행일) 동안 비행했다. 이후 바이코누르 우주 기지의 251구역 우주왕복선 활주로에 자동 착륙을 성공적으로 수행했다.

5.2. 중단

보리스 옐친 대통령은 1993년 6월 30일에 부란 프로젝트를 공식적으로 종료했다. 프로젝트 중단의 주요 원인은 자금 부족과 소련 붕괴 이후의 정치적 상황 변화였다. 프로젝트 취소 당시 부란 프로그램에는 200억 루블이 지출되었다. 러시아 우주비행사 올레크 코토프는 뉴 사이언티스트와의 인터뷰에서 "우리는 부란을 위한 민간 임무가 없었고 군사 임무는 더 이상 필요하지 않았다."라고 언급하며 프로그램 중단에 대해 설명했다.

1990년(궤도선 2K)과 1992년(궤도선 3K)에 인도될 예정이었던 두 궤도선은 완성되지 못했고, 다른 기체들은 폐기되었다.

2002년 5월 12일, 카자흐스탄 바이코누르 우주 기지의 격납고 지붕이 부실한 유지 보수 때문에 발생한 구조적 결함으로 붕괴되는 사고가 발생했다. 이 사고로 8명의 작업자가 사망했으며, 1988년 시험 비행을 했던 부란급 궤도선 중 하나(부란, 궤도선 1K)와 에네르기아 로켓 부스터의 모형이 파괴되었다. 이 사고는 부란의 유일한 비행 14년 후, 바이코누르 우주 기지 112번 기지 내 MIK RN/MIK 112 건물에서 발생했다.

6. 관련 시설

부란급 궤도선의 유지보수, 발사 및 착륙은 카자흐 소비에트 사회주의 공화국의 바이코누르 우주 기지에서 이루어질 예정이었다. 바이코누르의 여러 시설들이 이러한 목적에 맞게 개조되거나 새로 건설되었다.

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110구역 - 부란급 궤도선의 발사에 사용되었다. 112구역의 조립 및 처리 시설과 마찬가지로 발사 단지는 원래 소련 유인 달 착륙 프로그램을 위해 건설되었으며 나중에 에네르기아-부란 프로그램에 맞게 개조되었다.
* 112구역 - 궤도선 유지 보수 및 궤도선을 에네르기아 발사기에 결합하는 데 사용되었다(따라서 케네디 우주 센터의 VAB과 유사한 역할을 수행). 'MIK RN' 또는 'MIK 112'라고 불리는 이 부지의 주요 격납고는 원래 N1 달 로켓의 조립을 위해 건설되었다. 1974년 N-1 프로그램이 취소된 후, 112구역의 시설은 에네르기아-부란 프로그램을 위해 개조되었다. 궤도선 1K는 부란 프로그램 종료 후 이곳에 보관되어 있다가 2002년 격납고 지붕이 붕괴되면서 파괴되었다.
* 251구역 - 부란 궤도선 착륙 시설로 사용되었으며, '유빌레이니 공항'이라고도 알려져 있다(그리고 케네디 우주 센터의 SLF와 유사한 역할을 수행). 이 시설에는 길이 4500m, 너비 84m인 "600등급" 고품질 철근 콘크리트로 포장된 06/24 활주로가 1개 있다. 활주로 가장자리에는 궤도선을 안토노프 An-225 므리야 수송기에서 들어올려 254구역의 처리 건물로 운반할 수송기에 싣도록 설계된 특수 결합-분리 장치가 있었다. 대형 다층 사무실 건물에 위치한 궤도선 착륙 제어 시설이 활주로 근처에 위치해 있었다. '유빌레이니 공항'은 에네르기아-부란 시스템의 구성 요소를 운반하는 대형 수송기를 수용하는 데에도 사용되었다. 부란 프로그램 종료 후 251구역은 폐쇄되었지만 나중에 상업 화물 공항으로 다시 개장되었다. 카자흐스탄 당국은 바이코누르를 운영하는 것 외에도 러시아발 여객 및 전세 항공편에도 이 공항을 사용한다.
* 254구역 - 비행 간 부란급 궤도선을 정비하기 위해 건설되었다(따라서 케네디 우주 센터의 OPF와 유사한 역할을 수행). 1980년대에 특수 4 베이 건물로 건설되었으며, 여러 층의 시험실이 있는 대형 처리 구역도 갖추고 있었다. 부란 프로그램이 취소된 후 소유스 및 프로그레스 우주선의 발사 전 작업을 위해 개조되었다.

7. 관련 기체

부란급 궤도선 외에도 연구 및 시험 목적으로 여러 모델들이 제작되었다. 이 모델들은 1M-8M으로 지정되었으며(M은 Макет^러시아어을 의미), 선체 번호는 0으로 시작했다(예: 0.02). 프로그램 접두사 OK는 Орбитальный Корабль^러시아어을 의미하며, GRAU 색인 번호 11F35를 가지고 있다.




부란 수송을 위해 특별 제작된 An-225 므리야는 세계 최대 항공기이자 화물기로 알려져 있다.

8. 부활 가능성

우주왕복선 컬럼비아호 참사 이후 여러 과학자들이 부란 계획을 부활시키기 위해 연구했다.

2003년 미국의 우주왕복선 운행 중단으로 에네르기아 발사체 또는 부란 우주왕복선을 다시 가동할 수 있는지에 대한 의문이 제기되었다. 그러나 당시에는 (차량 자체를 포함한) 두 시스템의 모든 장비가 소련 붕괴 이후 사용 중단으로 인해 노후화되거나 다른 용도로 변경되었다.

2010년 모스크바 중앙 기계 제작 연구소 소장은 부란 계획을 검토하여 2015년까지 유사한 유인 우주선 설계를 재개할 희망을 밝혔다. 러시아는 PPTS에 대한 작업을 계속하고 있지만, 유럽 파트너와의 비전 차이로 클리퍼 프로그램은 포기했다.

2011년 미국 우주왕복선 퇴역과 그동안 국제 우주 정거장 완성을 위해 STS형 우주선이 필요했기 때문에, 일부 미국 및 러시아 과학자들은 완전히 새로운 우주선을 개발하고 완전히 개발될 때까지 기다리는 대신 이미 존재하는 부란 우주왕복선을 부활시키는 계획을 고려했지만, 이 계획은 실현되지 않았다.

2013년 11월 부란 비행 25주년 기념식에서 로스코스모스의 신임 청장 올레그 오스타펜코는 러시아 우주 프로그램을 위해 새로운 대형 발사체를 건설할 것을 제안했다. 이 로켓은 저궤도에 100ton의 탑재체를 투입하는 것을 목표로 하며, 앙가라 발사체 기술을 기반으로 할 것으로 예상된다.

9. 기타

안토노프가 설계·제작한 An-225 므리야는 세계 최대 항공기이자 부란의 전용 수송기였다. 이 항공기는 세계 최대의 화물기로도 알려져 있다.